การเขียนโปรแกรม MicroPython สำหรับบอร์ด Espressif ESP32#

Keywords: Python 3, MicroPython, Espressif SoCs, ESP32 / ESP32-S3, Thonny IDE, Arduino Lab for MicroPython

▷ MicroPython สำหรับบอร์ด ESP32#

MicroPython ("ไมโครไพธอน") เป็นซอฟต์แวร์ประเภทโอเพ่นซอร์ส (Open Source) ที่พัฒนาขึ้นโดยอ้างอิงจาก Python 3.4+ ทำหน้าที่เป็น Python Runtime สำหรับชิปไมโครคอนโทรลเลอร์ และรองรับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์หลายชนิด เปรียบเทียบได้กับกรณีของ CPython ซึ่งเป็น C Implementation ของ Python สำหรับคอมพิวเตอร์ทั่วไป ดังนั้นการใช้งาน MicroPython จำเป็นต้องเลือกไฟล์ Firmware ให้ตรงกับบอร์ดที่จะใช้

MicroPython GitHub สำหรับ ESP32 Port ดูได้จาก

MicroPython Runtime มีองค์ประกอบที่สำคัญเช่น

  • Python Interpreter: เป็นตัวแปลโค้ดในภาษา Python ที่แปลงโค้ด .py เป็นคำสั่งระดับต่ำที่ฮาร์ดแวร์หรือระบบปฏิบัติการเข้าใจได้ หรือ ทำคำสั่งต่าง ๆ ในไฟล์ .mpy ซึ่งเป็นไฟล์แบบ "ไบต์โค้ด" (Bytecode) สำหรับ MicroPython ที่ถูกคอมไพล์จากไฟล์ซอร์สโค้ด .py โดยใช้คำสั่ง mpy-cross ให้เหมาะสมกับ MicroPython ตามสถาปัตยกรรมของซีพียูที่ใช้งาน และมีข้อดีคือ .mpy ช่วยประหยัดพื้นที่ของไฟล์ และรันโค้ดได้เร็วกว่าในกรณีที่ใช้ไฟล์ .py
  • Flash-based Filesystem: ระบบไฟล์แบบแฟลชสำหรับเก็บไฟล์ เช่น boot.py , main.py และไดเรกทรอรี เช่น /lib
  • Standard Python Libraries: ได้แก่ไลบรารีมาตรฐานของไพธอน เช่น time, sys, os, math
  • MCU-Specific Python Libraries: เป็นไลบรารีที่ใช้งานเฉพาะกับชิปไมโครคอนโทรลเลอร์ เช่น machine เพื่อใช้งานวงจรฮาร์ดแวร์ภายในชิปไมโครคอนโทรลเลอร์
  • REPL (Read-Eval-Print Loop): ส่วนติดต่อกับผู้ใช้สำหรับรับคำสั่ง Python ทีละบรรทัด ประมวลผลและแสดงผลลัพธ์แบบโต้ตอบทันที

ในบทความนี้ จะกล่าวถึงการใช้งาน MicroPython สำหรับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ใช้ชิป Espressif SoC ซึ่งสามารถจำแนกตามสถาปัตยกรรมของซีพียูได้ดังนี้

การเลือกใช้งานไฟล์ MicroPython Firmware นอกจากต้องพิจารณาตามสถาปัตยกรรมของ Espressif SoC และจำแนกตามบอร์ดของผู้ผลิต (Board Vendors) ยังต้องพิจารณาการจำแนกบอร์ดเป็นสองกลุ่มหลัก คือ มีหรือไม่มีชิป PSRAM (pseudo-static RAM) ติดตั้งมาด้วยหรือไม่ ซึ่งโดยทั่วไปมีความจุ 2MB, 4MB หรือ 8MB มีทั้งแบบ On-chip และ External

PSRAM เป็นหน่วยความจำแบบ RAM (Random Access Memory) ที่มีลักษณะการทำงานคล้ายกับ Static RAM (SRAM) และนิยมใช้การเชื่อมต่อแบบ SPI ((Serial Peripheral Interface)) อาจเป็นแบบ Single-Bit, Dual-Bit, Quad-Bit, Octal-Bit โดยใช้สายข้อมูล (Data Lines) ขนาด 1 บิต ถึง 8 บิต การเพิ่มจำนวนบิตในช่องทางข้อมูลจะช่วยเพิ่มความเร็วในการส่งข้อมูลระหว่าง PSRAM กับไมโครคอนโทรลเลอร์

ไฟล์ MicroPython-ESP32 Firmware สามารถดาวน์โหลดได้จาก micropython.org/download/esp32/ ถ้าเป็นบอร์ด ESP32 ที่ไม่มีชิป PSRAM ก็จะใช้ไฟล์ MicroPython Firmware ประเภท ESP32_GENERIC

รูปภาพ: การดาวน์โหลดไฟล์ MicroPython สำหรับ ESP32 (ESP32_GENERIC)

บอร์ด ESP32-S2 / ESP32-S3 มีวงจรภายในที่รองรับการทำงานแบบ USB Native ซึ่งหมายความว่าชิปสามารถสื่อสารผ่านพอร์ต USB โดยตรง โดยไม่จำเป็นต้องใช้วงจร USB-to-Serial แยกต่างหาก ชิปประเภทนี้ สามารถใช้ไฟล์ Firmware ในรูปแบบที่เรียกว่า .uf2 (USB Flashing Format)

แต่จะต้องทำให้ติดตั้ง UF2 Bootloader ให้ได้ก่อน (เช่น เลือกใช้เฟิร์มแวร์ TinyUF2) ยกตัวอย่าง เช่น บอร์ด Adafruit ESP32-S3 Feather (4MB Flash 2MB PSRAM) และจะต้องทำให้บอร์ดเข้าสู่โหมด UF2 Bootloader จากนั้นคอมพิวเตอร์จะมองเห็นบอร์ดเป็นไดรฟ์แฟลช และสามารถคัดลอกไฟล์ .uf2 ลงไปได้แบบ Drag-and-Drop ระบบจะเขียนเฟิร์มแวร์ลงในหน่วยความจำแฟลชของบอร์ดโดยอัตโนมัติ โดยไม่ต้องใช้โปรแกรมแฟลชเฉพาะทางอย่าง esptool.py

 

▷ การติดตั้งเฟิร์มแวร์ MicroPython-ESP32#

การติดตั้งเฟิร์มแวร์สำหรับ MicroPython ไปยังบอร์ด ESP32 โดยทั่วไปแล้ว จะอาศัยโปรแกรม Python ที่มีชื่อว่า esptool.py (หรือ esptool) และเชื่อมต่อระหว่างคอมพิวเตอร์ผ่านพอร์ต USB-to-serial ไปยังบอร์ด ESP32 ใช้ได้กับระบบปฏิบัติการ Windows, Linux, Mac OS ดังนั้นถ้าจะใช้ esptool.py คอมพิวเตอร์จะต้องมีโปรแกรม Python 3.x ติดตั้งไว้ใช้งานพร้อมแล้ว (สำหรับผู้ใช้ Windows สามารถดาวน์โหลดไฟล์ได้จาก https://www.python.org/downloads/ หรือจาก Microsoft Store)

รูปภาพ: การตรวจสอบดูว่า สามารถใช้ Python สำหรับระบบปฏิบัติการ Windows และเวอร์ชันที่ใช้งาน

รูปภาพ: การติดตั้งโปรแกรม esptool สำหรับ Windows

ถัดไปเป็นตัวอย่างการติดตั้ง esptool.py จะใช้คำสั่ง pip ของ Python (สำหรับ Windows โดยทำคำสั่งใน Windows Powershell)

pip3 install esptool

จากนั้นให้ลองทำคำสั่งต่อไปนี้ เพื่อดูว่า มีการติดตั้ง esptool ไว้แล้วหรือไม่ และเป็นเวอร์ชันใด (ในบทความนี้ ได้ทดลองใช้เวอร์ชัน v5.0.2)

python -m esptool version

เมื่อเชื่อมต่อบอร์ด ESP32 กับคอมพิวเตอร์ของผู้ใช้ ผ่านทาง USB จะต้องทำคำสั่งลบข้อมูลทั้งหมดในหน่วยความจำแฟลช (Flash) ของชิป ESP32 ก่อนทำคำสั่ง ให้กดปุ่ม BOOT ค้างไว้ แล้วกดปุ่ม RESET แล้วปล่อย เพื่อทำให้ชิปเข้าสู่โหมด USB-Serial Bootloader

python -m esptool --port <portname> erase-flash

จากนั้นจึงเขียนไฟล์ .bin สำหรับ MicroPython-ESP32 Firmware ไปยังหน่วยความจำแฟลช จำแนกตามชนิดของซีพียู

ESP32 / ESP32-S2:

  • python -m esptool --port <portname> --baud 460800 write-flash 0x1000 <firmware.bin>

ESP32-S3 / ESP32-C3 / ESP32-C6

  • python -m esptool --port <portname> --baud 460800 write-flash 0 <firmware.bin>

โดยที่ <portname> จะเป็นชื่อของพอร์ตที่ตรงกับการใช้งานบอร์ด ESP32 ที่กำลังเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ของผู้ใช้

  • Linux: ชื่อพอร์ตมีลักษณะเช่น /dev/ttyACM0 หรือ /dev/ttyUSB0
  • Windows: ชื่อพอร์ตมีลักษณะเช่น COM4
  • Mac: ชื่อพอร์ตมีลักษณะเช่น /dev/cu.usbmodem01

เมื่อติดตั้งไฟล์ได้แล้ว ให้กดปุ่ม Reset เพื่อเริ่มต้นการทำงานของ MicroPython Runtime

รูปภาพ: ตัวอย่างการใช้คำสั่ง esptool สำหรับติดตั้งไฟล์ MicroPython ESP32-S3 Firmware (ESP32_GENERIC_S3-SPIRAM_OCT-20250415-v1.25.0.bin)

ตัวอย่างบอร์ด ESP32-S3 ที่สามารถเลือกมาทดลองใช้งาน เช่น

รูปภาพ: บอร์ด Nologo.tech ESP32-S3 Pico ที่ได้นำมาทดลองใช้งาน

รูปภาพ: แผนผัง Nologo.tech ESP32-S3 Pico Pinout (และรูปผังวงจร Schematic)

รูปภาพ: บอร์ด YD-ESP3-S3 ที่ได้นำมาทดลองใช้งาน

รูปภาพ: แผนผัง YD-ESP3-S3 Pinout (และรูปผังวงจร Schematic)

 

▷ การติดตั้งใช้งาน Thonny IDE#

ในการเขียนโค้ด MicroPython สามารถใช้ซอฟต์แวร์ที่มีชื่อว่า Thonny IDE ซึ่งเป็น Open Source โดยทำคำสั่งเพื่อติดตั้งก่อน

pip install thonny

แล้วเรียกใช้โปรแกรม Thonny ดังนี้

python -m  thonny

จากนั้นจะต้องตั้งค่าเพื่อเลือกใช้ Python Interpreter ให้เป็น MicroPython (ESP32)

รูปภาพ: การเชื่อมต่อกับบอร์ด ESP32-S3 โดยใช้ Thonny IDE

 

▷ ตัวอย่างการติดตั้งเฟิร์มแวร์ MicroPython-ESP32S3 โดยใช้ไฟล์ .uf2#

ถัดไปเป็นตัวอย่างการติดตั้ง tinyuf2 ของ Adafruit ไปยังบอร์ดที่ชิป ESP32-S3-R2 หรือ ESP32-S3-R8 (มีหน่วยความจำ PSRAM ภายในชิป 2MB หรือ 8MB ตามลำดับ) และมีหน่วยความจำแฟลชภายนอก อย่างน้อย 8MB

ในบทความนี้ได้ทดลองใช้ไฟล์จาก tinyuf2-adafruit_feather_esp32s3-0.35.0 สำหรับบอร์ด Adafruit Feather ESP32-S3

เมื่อแตกไฟล์ .zip ที่ได้ดาวน์โหลดมา ให้ทำคำสั่ง esptool (ใน Windows PowerShell) ตามตัวอย่างต่อไปนี้ ภายใต้ไดเรกทอรี tinyuf2-adafruit_feather_esp32s3-0.35.0

python -m esptool `
   --chip esp32s3 `
   write-flash `
   --flash-mode dio `
   --flash-freq 80m `
   --flash-size 8MB `
   0x0      bootloader.bin `
   0x2d0000 tinyuf2.bin `
   0x8000   partition-table.bin `
   0xe000   ota_data_initial.bin

จากนั้นจึงดาวน์โหลดไฟล์ .uf2 สำหรับบอร์ด ESP32-S3 (PSRAM) จากเว็บไซต์ของ MicroPython: ESP32-S3 (with Octal-SPIRAM Support) เมื่อกดปุ่ม Reset บนบอร์ด ในลักษณะ Double Click จะเข้าสู่ UF2 Bootloader Mode

 

▷ ตัวอย่างโค้ด MicroPython#

ถัดไปเป็นตัวอย่างโค้ด MicroPython สำหรับแสดงข้อมูลเกี่ยวกับเฟิร์มแวร์ และชิป Espressif SoC ที่นำมาใช้งาน

import esp
import machine
import gc
import binascii
import network
import os

def show_chip_info():    
    # Get Chip revision (hardware version)
    chip_rev = esp.flash_user_start()
    print(f"- Chip revision: 0x{chip_rev:08x}")

    # Get the CPU frequency 
    print(f"- CPU frequency: {int(machine.freq()//1e6)} MHz")

    # Get flash size in byte
    flash_size = esp.flash_size() 
    print(f"- Flash size: {flash_size // (1024*1024)} MB")

    try:
        psram_size = esp.psram_size() # Get PSRAM info (if available)
        if psram_size > 0:
            print(f"- PSRAM size: {psram_size // (1024*1024)} MB")
        else:
            print("- PSRAM: Not available")
    except AttributeError:
        pass

    # Get free memory
    print(f"- Free memory: {gc.mem_free()//1024:d} KB")
    # Get allocated memory
    print(f"- Allocated memory: {gc.mem_alloc()//1024:d} KB")

    # Get the machine ID (MAC address of ESP32)
    hex_id = binascii.hexlify( machine.unique_id(),':')
    print( f"- MAC: {hex_id.decode('ascii')}")

print(32*"-")
print("MicroPython runtime info")
print(32*"-")

names = ['sysname','nodename',
         'release','version','machine']
sys_info = dict(zip(names, os.uname()))
for n,v in sys_info.items():
    print( "- {:<8s}: '{}'".format(n,v) )
print(32*"-")

gc.collect() # run garbage collector

print("ESP32 Chip Info")
print(32*"-")

show_chip_info()
print(32*"-")

รูปภาพ: ตัวอย่างการรันโค้ดตัวอย่างโดยใช้ Thonny IDE

 

บอร์ด Nologo.tech ESP32-S3 มี Onboard LED ตรงกับขา GPIO-21 ถัดไปเป็นตัวอย่างโค้ดทำให้ LED กระพริบ

from machine import Pin
import time

# Test board: Nologo.tech ESP32-S3
# Create Pin object for GPIO21 as output
led = Pin(21, Pin.OUT)

while True:
    led.value(not led.value())  # Toggle LED state
    time.sleep(0.5)             # Delay 500 ms

หรือจะเขียนโค้ดตามรูปแบบที่เรียกว่า Asynchronous Programming โดยใช้ไลบรารี uasyncio ของ MicroPython ในตัวอย่างนี้ ฟังก์ชัน blink() เป็นฟังก์ชันแบบ coroutine และภายในใช้คำสั่ง asyncio.sleep(...) ซึ่งเป็นการหน่วงเวลาแบบ non-blocking และระหว่างรอเวลาดังกล่าว การทำงานอื่น ๆ ยังสามารถดำเนินต่อไปได้ โดยไม่หยุดทั้งระบบ

import uasyncio as asyncio
from machine import Pin

# Test board: Nologo.tech ESP32-S3
led = Pin(21, Pin.OUT) # Create Pin object for GPIO21 as output

async def blink(): # Define a coroutine method for LED blink
    while True:
        led.value(not led.value())  # Toggle LED
        await asyncio.sleep(0.5)    # Non-blocking delay

# Run the asyncio loop
asyncio.run(blink())

ในกรณีที่บอร์ด ESP32 มีวงจร RGB LED (WS2812) ก็สามารถทดลองใช้โค้ดต่อไปนี้ เพื่อลองเปลี่ยนสีของ RGB LED โดยใช้ไลบรารีที่มีชื่อว่า neopixel 

from machine import Pin
import neopixel
import time

NUM_LEDS = 1  # Onboard Single-pixel RGB LED (WS2812) 
PIN_NUM  = 48 # use GPIO48 (for VCC-GND YD-ESP32-S3 board)

np = neopixel.NeoPixel(Pin(PIN_NUM), NUM_LEDS)

def set_color(r, g, b, brightness=1.0):
    # Clamp brightness between 0.0 and 1.0
    brightness = max(0.0, min(1.0, brightness))
    # Scale colors
    r = int(r * brightness)
    g = int(g * brightness)
    b = int(b * brightness)
    np[0] = (r, g, b)
    np.write()

while True:
    set_color(255, 0, 0, brightness=0.2) 
    time.sleep(0.5)
    set_color(0, 255, 0, brightness=0.2) 
    time.sleep(0.5)
    set_color(0, 0, 255, brightness=0.2)  
    time.sleep(0.5)

หรือจะใช้วิธีปรับความสว่างขึ้นและลงเป็นระดับ และเปลี่ยนสีได้ โดยเว้นช่วงเวลาสั้น ๆ ดังนี้

from machine import Pin
import neopixel
import time
import math

NUM_LEDS = 1  # Onboard Single-pixel RGB LED (WS2812) 
PIN_NUM  = 48 # GPIO48 for your board

np = neopixel.NeoPixel(Pin(PIN_NUM), NUM_LEDS)

def set_color(r, g, b, brightness=1.0):
    brightness = max(0.0, min(1.0, brightness))
    r = int(r * brightness)
    g = int(g * brightness)
    b = int(b * brightness)
    np[0] = (r, g, b)
    np.write()

# List of colors to breathe through (red, green, blue)
colors = [
    (255, 0, 0),    # Red
    (0, 255, 0),    # Green
    (0, 0, 255),    # Blue
    (255, 255, 0),  # Yellow
    (0, 255, 255),  # Cyan
    (255, 0, 255),  # Magenta
]

N = 100 # number of levels
while True:
    for color in colors:
        # Breathing effect: brightness from 0 to 1 then back to 0
        for i in range(0, N):
            # Use a sine wave for smooth breathing
            brightness = (math.sin(math.pi * i / N))
            set_color(color[0], color[1], color[2], brightness)
            time.sleep(0.02)

รูปภาพ: บอร์ด ESP32-S3 ที่ได้นำมาทดสอบการทำงานของโค้ดตัวอย่าง

 

▷ การบันทึกโค้ดลงในไฟล์สำหรับ MicroPython#

การบันทึกโค้ด MicroPython ลงในไฟล์ มีตัวเลือก 2 กรณี คือ

  1. บันทึกไฟล์เก็บไว้ในคอมพิวเตอร์ของผู้ใช้ และสามารถใช้ Thonny IDE รันโค้ดดังกล่าวโดยใช้บอร์ด ESP32
  2. บันทึกไฟล์เก็บไว้ใน Flash Filesystem ของบอร์ด ESP32 เช่น บันทึกเป็นไฟล์ main.py ไฟล์นี้จะถูกเรียกให้ทำงานโดยอัตโนมัติหลังจากมีการรีเซตการทำงานของบอร์ดทุกครั้ง (ทำงานต่อจากคำสั่งในไฟล์ boot.py)

รูปภาพ: การบันทึกโค้ดลงในไฟล์ main.py และเก็บไว้ในระบบไฟล์ที่ใช้หน่วยความจำแฟลชบนบอร์ด ESP32

 

▷ การทดลองใช้งาน Wokwi จำลองการทำงานของ MicroPython-ESP32#

ผู้ใช้สามารถไปยังเว็บไซต์ของ Wokwi แล้วเลือกบอร์ดในกลุ่ม ESP32 เพื่อสร้างโปรเจกต์ใหม่สำหรับเขียนโค้ด MicroPython (เลือก MicroPython Template) เช่น

  • ESP32 เป็นบอร์ดรุ่น ESP32-DevkitC-v4
  • ESP32-S3 เป็นบอร์ดรุ่น ESP32-S3 DevkitC-1
  • ESP32-C3 เป็นบอร์ดรุ่น ESP32-C3 DevkitM-1

รูปภาพ: การเลือกบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์และสร้างโปรเจกต์ใหม่สำหรับ Wokwi

รูปภาพ: การเลือก MicroPython Template สำหรับบอร์ด ESP32-DevkitC-v4

รูปภาพ: ตัวอย่างสำหรับบอร์ด ESP32-DevkitC-v4 ซึ่งมีการต่อวงจร LED เพิ่ม ที่ขา GPIO2 และจำลองการทำงานแบบเสมือนจริง (LED Blink)

 

▷ การใช้งาน Arduino Lab for MicroPython#

นอกจาก Thonny IDE ยังมีซอฟต์แวร์ที่เป็นตัวเลือกอื่นสำหรับการเขียนโค้ด MicroPython ถัดไปเป็นตัวอย่างการใช้งาน Arduino Lab for MicroPython ซึ่งเป็น Web-based Editor สำหรับ MicroPython ที่ทีมงานของบริษัท Arduino.cc ได้จัดทำ และรองรับสำหรับบอร์ดของบริษัท เช่น Arduino Nano ESP32 ซึ่งใช้โมดูล u-blox NORA-W106 และภายในมีชิป ESP32-S3 + 16MB Flash (no PSRAM)

อย่างไรก็ตาม เราก็สามารถใช้ Arduino Lab for MicroPython กับบอร์ด ESP32-S3 ทั่วไปได้ ซึ่งได้มีการติดตั้ง MicroPython Firmware ไว้แล้ว

รูปภาพ: การเชื่อมต่อกับบอร์ด ESP32-S3 โดยใช้รูปแบบที่เรียกว่า Web-Serial (ให้กดปุ่ม Connect เพื่อเชื่อมต่อ)

รูปภาพ: ตัวอย่างการบันทึกโค้ดลงในไฟล์ main.py เก็บไว้ในหน่วยความจำแฟลช และรันโค้ด

 

▷ การใช้งาน Viper-IDE for MicroPython#

Viper-IDE เป็นซอฟต์แวร์ประเภท Open Source (GitHub repo) อีกหนึ่งตัวเลือกสำหรับ Web-based IDE แต่ก็สามารถติดตั้งใช้งานแบบ Local / Offline ได้

ผู้ใช้สามารถเขียนโค้ด MicroPython โดยใช้ Web Browser และเชื่อมต่อกับบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ที่ได้มีการติดตั้ง MicroPython Firmware ไว้แล้ว

รูปภาพ: การใช้งาน Viper-IDE ร่วมกับบอร์ด ESP32-S3 เชื่อมต่อด้วยวิธี WebSerial / WebUSB

 

▷ การใช้คำสั่ง mpremote เพื่อจัดการระบบไฟล์แฟลชของ MicroPython#

โปรแกรมชื่อ mpremote สามารถนำมาใช้ในการเขียนอ่านไฟล์ระหว่างคอมพิวเตอร์ของผู้ใช้ กับระบบไฟล์แฟลชของ MicroPython

เริ่มต้นด้วยการติดตั้งซอฟต์แวร์ mpremote โดยใช้คำสั่ง pip ดังนี้

pip install mpremote

ถัดไปให้ลองใช้คำสั่งต่อไปนี้ เพื่อแสดงรายการไฟล์และไดเรกทอรีในระบบไฟล์แฟลชของ MicroPython อาจมีการระบุชื่อพอร์ตของบอร์ด ESP32 ที่กำลังเชื่อมต่อกับคอมพิวเตอร์ผู้ใช้ เช่น /dev/ttyUSB0 หรือ /dev/ttyACM0 สำหรับ Linux ถ้าเป็น Windows จะเป็น COM3 หรือเลขอื่น ๆ

python -m mpremote ls

python -m mpremote exec "import os; print(os.listdir())"

หรือมีการระบุชื่อพอร์ต

python -m mpremote connect /dev/ttyUSB0 ls

ตัวอย่างการทำคำสั่งเพื่อนำไปจากคอมพิวเตอร์ผู้ใช้ ไปใส่ไว้ในระบบไฟลแฟลชภายใต้ไดเรกทอรี /lib

python -m mpremote cp file.py :/lib/

ตัวอย่างการทำคำสั่งลบไฟล์ main.py

python -m mpremote fs rm :/main.py

ตัวอย่างการทำคำสั่ง Soft Reset

python -m mpremote reset

 

▷ การคอมไพล์โค้ดให้เป็น MicroPython Bytecode#

การคอมไพล์หรือแปลงไฟล์ .py ให้เป็น .mpy (MicroPython Bytecode หรือ .mpy) จะต้องใช้โปรแกรมของ MicroPython ที่มีชื่อว่า mpy-cross แต่แนะนำให้ใช้ WSL2 Ubuntu สำหรับขั้นตอนนี้

# Install git and build tools (gcc, make, etc.)
$ sudo apt install git build-essential 

# Clone source code from the MicroPython repo
$ cd $HOME
$ git clone https://github.com/micropython/micropython.git   

# Change directory to the mpy-cross compiler source
$ cd micropython/mpy-cross                     

# Build the mpy-cross compiler
$ make

คำสั่งสำหรับคอมไพล์ไฟล์ main.py ให้ได้ไฟล์ main.mpy (ในตัวอย่างนี้ ไฟล์ main.py อยู่ใน C:\Work\MicroPython\ ในระบบไฟล์ของ Windows) 

# Compile main.py to main.mpy for ESP32/ESP32-S2/ESP32-S3 (Xtensa arch)
$ ./build/mpy-cross -march=xtensawin /mnt/c/Work/MicroPython/main.py

เมื่อได้ไฟล์ main.mpy ในระบบไฟล์ของ Windows แล้ว ให้ทำคำสั่ง mpremote (ใน Windows PowerShell) เพื่อนำไปใส่ลงในระบบไฟล์แฟลชของ ESP32

python -m mpremote cp main.mpy :/

ทำคำสั่งเพื่อให้รันโค้ดใน main.mpy

python -m mpremote exec "import main"

 

▷ การคอมไพล์เฟิร์มแวร์ MicroPython จากซอร์สโค้ด#

ขั้นตอนการคอมไพล์ซอร์สโค้ดของ MicroPython สำหรับชิปของ Espressif เช่น ESP32 / ESP32-S3 มีขั้นตอนดังนี้ (ใช้ WSL2 Ubuntu / Ubuntu 24.04 LTS)

1) ติดตั้งโปรแกรมใน Ubuntu ที่เกี่ยวข้อง

$ sudo apt update -y
$ sudo apt install -y python3 python3-dev git build-essential cmake 
$ sudo apt install -y gcc-arm-none-eabi libnewlib-arm-none-eabi

2) ดาวน์โหลด Source Code ของ MicroPython จาก GitHub และติดตั้งโมดูลต่าง ๆ ที่เกี่ยวข้อง

# Download the MicroPython sourcecode from Github
$ git clone https://www.github.com/micropython/micropython

# Change the working directory to './micropython'
$ cd micropython/

# Download or update all submodules 
$ git submodule update --init --recursive

3) ลองคอมไพล์โค้ดสำหรับโปรแกรมชื่อ mpy-cross (ใช้ในการคอมไพล์ไฟล์ .py ให้เป็น .mpy)

# Build the MicroPython cross-compiler 
$ make -C mpy-cross

ตัวอย่างของไลบรารีต่าง ๆ สำหรับ MicroPython-ESP32 ที่ได้มีการคอมไพล์ ให้เป็นไฟล์ .mpy เช่น

  • espnow
  • machine
  • asyncio
  • requests
  • ntptime
  • ssl
  • webrepl
  • urequests
  • aioespnow
  • dht
  • onewire
  • ds18x20
  • neopixel
  • umqtt

4) ดาวน์โหลดซอร์สโค้ดสำหรับ ESP-IDF v5.x (ทดลองใช้เวอร์ชัน v5.5) โดยเลือกติดตั้งในไดเรกทอรี $HOME/esp

# Create a directory for ESP-IDF: $HOME/esp
$ mkdir -p $HOME/esp

# Change the working directory to the user home directory
$ cd $HOME/esp

# Clone the ESP-IDF , including all submodules
$ git clone -b v5.5 --recursive \
  https://github.com/espressif/esp-idf.git esp-idf-v5.5
$ ln -s esp-idf-v5.5 esp-idf
$ cd esp-idf

# Install required tools
$ ./install.sh

# Activate ESP-IDF environment
$ source ./export.sh

รูปภาพ: การติดตั้งซอฟต์แวร์ Espressif ESP-IDF v5.5

5) คอมไพล์โค้ดเพื่อสร้างไฟล์เฟิร์มแวร์ เช่น สำหรับบอร์ดที่มีชิป ESP32-S3 ที่มีหน่วยความจำ Octal SPIRAM

# Build firmware for the ESP32-S3 with SPIRAM support.

# Change the working directory to ports/esp32 
$ cd ports/esp32

# Activate ESP-IDF environment
$ source $HOME/esp/esp-idf/export.sh

$ make BOARD=ESP32_GENERIC_S3 clean

$ make BOARD=ESP32_GENERIC_S3 BOARD_VARIANT=SPIRAM_OCT -j4

ไฟล์เอาต์พุตที่ได้จะอยู่ในไดเรกทอรี build-ESP32_GENERIC_S3-SPIRAM_OCT ชื่อไฟล์ micropython.bin

หากต้องการแก้ไขค่า FreeRTOS Tick Rate ก็ให้แก้ไขไฟล์ boards/sdkconfig.base

รูปภาพ: การแก้ไขค่า FreeRTOS Tick Rate (เปลี่ยนจากความถี่ 100Hz เป็น 1000Hz) สำหรับ MicroPython-ESP32

รูปภาพ: ขั้นตอนการเขียนไฟล์ MicroPython Firmware (micropython.bin) ไปยังบอร์ด ESP32-S3

 

▷ เอกสารออนไลน์สำหรับอ้างอิงและศึกษาเพิ่มเติม#

▷ กล่าวสรุป#

บทความนี้ได้นำเสนอขั้นตอนการติดตั้ง MicroPython Firmware สำหรับ Espressif SoC มีตัวอย่างโค้ด MicroPython และการใช้ซอฟต์แวร์ Thonny IDE และ Arduino Lab for MicroPython ในการเขียนโค้ดและอัปโหลดโค้ดไปยัง บอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ ESP32-S3 เพื่อรันโค้ดและทดสอบ

บทความที่เกี่ยวข้อง

  • ตัวอย่างการเขียนโค้ด MicroPython สำหรับบอร์ด Espressif ESP32: ตอนที่ 1 | 2 | 3

 

This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Created: 2025-08-09 | Last Updated: 2025-08-17